背金晶片高溫測試時間的減少

摘 要：背金脫落是影響芯片質(zhì)量，導(dǎo)致晶片報廢的嚴(yán)重質(zhì)量問題。它增加了生產(chǎn)的成本水平。對于某些有高溫測試的晶片，高溫測試被定義于背金工藝之后，高溫測試削弱了背面金屬層和硅片之間的粘力。減少高溫測試時間，能夠降低背金脫落的發(fā)生概率。

關(guān)鍵詞：背金脫落；高溫測試；晶片報廢

簡介

在本論文中，我們選擇一個背金產(chǎn)品進(jìn)行分析。調(diào)查了高溫測試過程的詳細(xì)流程，設(shè)計了新的解決辦法，改進(jìn)新的軟件。通過以下三種途徑減少了高溫測試時間。

1.改進(jìn)高溫軟件實現(xiàn)自動控制

2.程序更新減少測試時間

3.將特定烤針從第一片晶片轉(zhuǎn)移到自動校準(zhǔn)晶片

1 高溫測試時間的調(diào)查

相對于常溫測試來說，高溫過程中探針會變長[1]。為了保證探針痕跡的質(zhì)量，烤針是必須的步驟。烤針時高溫的探針機(jī)托盤移動到針尖所在的位置，等待預(yù)先設(shè)置的時間。時間結(jié)束后，針尖充分延伸，測試開始或繼續(xù)。當(dāng)托盤遠(yuǎn)離探針一段距離后，需要再次進(jìn)行烤針。圖一顯示了高溫測試時間的構(gòu)成?？踞槙r間，操作員相應(yīng)時間，都占了比較大的比例。

圖一 高溫測試時間組成

2 改進(jìn)高溫測試控制軟件

首先進(jìn)行了減少操作員響應(yīng)時間的分析。其最有效的辦法就是減少操作員需要響應(yīng)的情況發(fā)生。高溫測試軟件開發(fā)最初的目的是控制烤針被正確執(zhí)行。執(zhí)行烤針需要操作員將托盤通過操作探針機(jī)手動移動至探針位置，然后計時窗口彈出。計時結(jié)束后操作員需要再次回來，操作探針機(jī)繼續(xù)開始測試，共需要兩次操作員的響應(yīng)。而操作響應(yīng)時間是不可控制的。

通過改進(jìn)軟件，我們將烤針過程變成了全自動控制。程序通過GPIB通信方式將指定的名字發(fā)送給探針機(jī)，探針機(jī)遵循這些命令實現(xiàn)了自動烤針。托盤移動的目的坐標(biāo)被發(fā)送給探針機(jī)，探針機(jī)托盤自動移動至相應(yīng)位置后開始烤針?？踞樈Y(jié)束后，探針機(jī)接收到測試的命令，自動開始測試。軟件的改進(jìn)，排除了人為參與烤針過程的機(jī)會。

3 程序測試時間減少

測試工程師領(lǐng)導(dǎo)了關(guān)于通過更新測試程序減少測試時間的項目。在項目開始階段，執(zhí)行了一個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集。數(shù)據(jù)收集結(jié)果被用作了程序改進(jìn)的重要基礎(chǔ)。通過研究測試數(shù)據(jù)，我們找到了哪些測試項目是不必要的，哪些是能夠改進(jìn)的。測試項刪除的標(biāo)準(zhǔn)為：CPK ≥2.0

對于測試程序更新最大的懷疑是影響測試質(zhì)量。因此在程序應(yīng)用于生產(chǎn)之前，完成了一個完整的分批測試和數(shù)據(jù)分析。通過分析發(fā)現(xiàn)沒有對測試質(zhì)量產(chǎn)生潛在風(fēng)險。最終，程序更新大約節(jié)省了20%的測試時間。

4 引進(jìn)自動校準(zhǔn)晶片

每一批晶片在高溫測試開始時有一個比較特殊的烤針。由于不同批次之間間隔時間較長，所以這次烤針為了能夠達(dá)到充分效果，通?？踞槙r間較長。傳統(tǒng)的做法是當(dāng)批第一片晶片被載入探針機(jī)，完成光學(xué)對準(zhǔn)之后，進(jìn)行烤針。這個時間需要計入第一片晶片的高溫測試時間。通過對背金脫落的調(diào)查，由于這個烤針過程的原因，第一片晶片的脫落概率相比其他晶片高很多。發(fā)現(xiàn)這一點(diǎn)后我們開始試著研究一種方法來取消這個比較特殊的烤針過程。最終，引進(jìn)了一個自動校準(zhǔn)晶片的方法[2]。自動校準(zhǔn)晶片不會被出貨并且可以反復(fù)利用，這樣在不增加開支的情況下，一定程度下規(guī)避了背金脫落風(fēng)險。

在開始測試前，在探針機(jī)內(nèi)插入一片自動校準(zhǔn)晶片。一批物料開始時，探針機(jī)首先載入這片晶片，然后執(zhí)行一個相同的烤針過程。烤針結(jié)束后，這片晶片被退出，生產(chǎn)晶片被載入，測試正常開始。

通過自動校準(zhǔn)晶片的引進(jìn)，第一片晶片的測試過程與其它片相同。解決了對于背金脫落比較大的影響因素之一。

5 結(jié)論

為了達(dá)到減少高溫測試時間的目的，新的程序，方法及軟件被開發(fā)及應(yīng)用。新程序減少20%的測試時間，高溫測試軟件的改進(jìn)是高溫烤針變成自動控制，消除了人為介入烤針過程帶來的影響。自動校準(zhǔn)晶片的引進(jìn)將常德烤針時間從第一片生產(chǎn)晶片轉(zhuǎn)移到非生產(chǎn)晶片上。這次額改進(jìn)都對減少背金脫落的發(fā)生起到了較大作用，幫助企業(yè)節(jié)省了因背金脫落造成的成本開支。

參考文獻(xiàn)

[1] 淺談高溫晶圓測試- 胡玉，飛思卡爾半導(dǎo)體中國有限公司，2014年

[2] KLA-Tencor Navigator Operations manual - KLA-Tencor Corporation

作者簡介

張志贏（1982-），男，天津市，助理工程師，研究方向：半導(dǎo)體測試。